SU1312694A1 - Contactless velocity transducer - Google Patents

Contactless velocity transducer Download PDF

Info

Publication number
SU1312694A1
SU1312694A1 SU853845707A SU3845707A SU1312694A1 SU 1312694 A1 SU1312694 A1 SU 1312694A1 SU 853845707 A SU853845707 A SU 853845707A SU 3845707 A SU3845707 A SU 3845707A SU 1312694 A1 SU1312694 A1 SU 1312694A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
rotor
windings
stator
movement
adder
Prior art date
Application number
SU853845707A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Янис Поликарпович Грейвулис
Сергей Сергеевич Петров
Original Assignee
Рижский политехнический институт им.А.Я.Пельше
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Рижский политехнический институт им.А.Я.Пельше filed Critical Рижский политехнический институт им.А.Я.Пельше
Priority to SU853845707A priority Critical patent/SU1312694A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1312694A1 publication Critical patent/SU1312694A1/en

Links

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике , а именно к электрическим машинам малой мощности, и может быть использовано в качестве устройства дл  контрол  за перемещением исполнительных механизмов. Целью изобретени   вл етс  расширение функциональных возможностей путем обеспечени  измерени  линейной скорости. Бесконтактный датчик скорости содержит разомкнутые магнитопроводы I и 2 статора с обмотками 3 и 4 возбуждени  и с  кориыми обмотками 5 и 6. Ротор 7 выполнен цилиндрическим с двум  винтовыми нарезками 8 и 9 на его наружной поверхности, в зоне которых размещены разомкнутые магнитопроводы 1 и 2 статора. Указанные винтовые нарезки выполнены с равным шагом и числом заходов и с противоположными направлени ми хода резьбы, а ротор 7 установлен с возможностью вращени  и осевого перемещени  одновременно. Кажда  из  корных обмоток 5 и 6 подключена через один из выпр мителей 18 и 19 к сглаживающему фильтру 22 и 23 соответственно, каждый из которых соединен с дифференциальным усилителем 24 и с сумматором 25. Предла- гаемьЕй бесконтактный датчик скорости позвол ет одновременно качественно и количественно судить о частоте вращени  и линейной скорости перемещени  ротора, что расшир ет его функциональные возможности при контроле за перемещением исполнительных механизмов . 2 ил. С б (Л со со J:ibThe invention relates to electrical engineering, namely to low-power electrical machines, and can be used as a device for controlling the movement of actuators. The aim of the invention is to enhance the functionality by providing a linear velocity measurement. The contactless speed sensor contains open magnetic circuits I and 2 of the stator with excitation windings 3 and 4 and with bore windings 5 and 6. The rotor 7 is cylindrical with two helical cuts 8 and 9 on its outer surface, in the zone of which the open stator magnetic cores 1 and 2 are located . Said screw cuts are made with equal pitch and number of passes and with opposite directions of the thread, and the rotor 7 is mounted for rotation and axial movement at the same time. Each of the core windings 5 and 6 is connected via one of the rectifiers 18 and 19 to the smoothing filter 22 and 23, respectively, each of which is connected to the differential amplifier 24 and to the adder 25. The proposed non-contact speed sensor allows you to simultaneously and qualitatively judge the rotational speed and linear velocity of the rotor, which expands its functionality when controlling the movement of actuators. 2 Il. C b (L with co J: ib

Description

II

Изобретение относитс  к электротехнике , а именно к электрическим машинам малой мощности, и может быть использовано в программном управлени электроприводами в качестве устройства дл  непрерывного контрол  за перемещением исполнительных механизмовThe invention relates to electrical engineering, in particular to low-power electrical machines, and can be used in software control of electric drives as a device for continuous monitoring of the movement of actuators.

Целью изобретени   вл етс  расширение функциональных возможностей путем обеспечени  измерени  линейной скорости.The aim of the invention is to enhance the functionality by providing a linear velocity measurement.

На фиг.1 - показан предлагаемый датчик; на фиг.2 - принципиальна  электрическа  схема датчика.Figure 1 - shows the proposed sensor; 2 is a circuit diagram of a sensor.

Бесконтактный датчик скорости содержит синхронный генератор с разомкнутыми магнитопроводами 1 и 2 статора , на которых размещены обмотки 3 и А возбуждени  и  корные обмотки 5 и 6, ферромагнитный ротор 7 с винтовыми нарезками 8 и 9 с шагом t- и числом заходов Zp. Магнитопроводы 1 и 2 статора имеют полюсы 10, II и 12, 13 соответственно, на которых могут быть выполнены зубцы 1 и 15 с зубцовым делением, равным tp. Магнитопроводы 1 И 2 статора установлены с зазорами 16 и 17 относительно ферромагнитного ротора 7. Устройство содержит также выпр мители I8 и I9 с резисторами 20 и 21 нагрузки, сглаживающие фильтры 22 и 23, дифференциальный усилитель 2А и сумматор 25. Ротор 7 имеет возможность одновременного осевого и вращательного перемещени  относительно разомкнутых магнитопроводов I и 2 статора. Дл  увеличени  магнитной проводимости воздушных зазоров 16 и 17 профили винтовых нарезок 8 и 9 целесообразно выполнить четырехугольными.The non-contact speed sensor contains a synchronous generator with open stator magnetic cores 1 and 2, on which excitation windings 3 and A and main windings 5 and 6, ferromagnetic rotor 7 with screw cuts 8 and 9 in increments of t and Zp. The magnetic cores 1 and 2 of the stator have poles 10, II, and 12, 13, respectively, on which teeth 1 and 15 can be made with a tooth division equal to tp. Magnetic cores 1 and 2 of the stator are installed with gaps 16 and 17 relative to the ferromagnetic rotor 7. The device also contains rectifiers I8 and I9 with load resistors 20 and 21, smoothing filters 22 and 23, differential amplifier 2A and adder 25. The rotor 7 has the possibility of simultaneous axial and rotational movement with respect to the open magnetic circuits I and 2 of the stator. To increase the magnetic conductivity of the air gaps 16 and 17, it is advisable to make the profiles of screw cuts 8 and 9 quadrangular.

Бесконтактный датчик скорости работает следующим образом.Contactless speed sensor operates as follows.

При питании обмоток 3 и 4 возбуждени , соединенньпс между собой, например, согласно-последовательно (фиг.2), возникает магнитное поле, линии которого пронизывают одновременно разомкнутые магнитопроводы I и 2 статора, воздушные зазоры 16 и 17 и цилиндрический ферромагнитный ротор 7.When powering the windings 3 and 4 of the excitation interconnected, for example, consistently (figure 2), a magnetic field arises, the lines of which penetrate simultaneously the open magnetic circuits I and 2 of the stator, air gaps 16 and 17 and the cylindrical ferromagnetic rotor 7.

При одновременном вращении цилиндрического ферромагнитного ротора 7 с частотой вращени  п (об/мин) и осевом перемещении его с линейной скоростью V (м/с) происходит осевое перемещение профилей винтовых нарезокWith simultaneous rotation of a cylindrical ferromagnetic rotor 7 with a frequency of rotation n (r / min) and its axial movement with a linear velocity V (m / s), axial movement of the profiles of the screw threads occurs

00

69А269A2

8 и 9. При этом в воздушном зазоре под одним разомкнутым магнитопрово- дом статора за счет совпадени  направлений перемещени  профилей винтовой нарезки с направлением перемещени  самого ферромагнитного ротора углова  частота Ыд определ етс  суммой угловых частот и)ц u) u)« , а в воздушном зазоре под вторым разомкнутым магнитопроводом статора за счет противоположных одно относительно другого направлений перемещени , профилей винтовой нарезки и направлени  перемещени  самого ротора углова  частота и)„ определ етс  абсолютной по величине разностью угловых частот u)g / ш - w ( (модуль учитывает возможность двух случаев, когда ui 7/0)2 и когда ). где u)i , - углова  частота, полученна  только за счет вращени  цилиндрического ферромагнитного ротора 7; си 2Tifj - углова  частота, полученна  только за8 and 9. At the same time, in the air gap under one open magnet conductor of the stator, due to the coincidence of the directions of movement of the screw thread profiles with the direction of movement of the ferromagnetic rotor itself, the angular frequency Id is determined by the sum of the angular frequencies i) u) u) u) the gap under the second open magnetic circuit of the stator due to the opposite direction of movement relative to one another, the screw thread profiles and the direction of movement of the rotor itself, the angular frequency and) "is determined by the absolute value or by the difference of the angular frequencies u) g / w - w ((the module takes into account the possibility of two cases, when ui 7/0) 2 and when). where u) i, is the angular frequency obtained only by rotating the cylindrical ferromagnetic rotor 7; si 2Tifj - angular frequency, obtained only for

е счет осевого перемещени  цилиндрического ферромагнитного ротора 7, причемe is an account of the axial movement of the cylindrical ferromagnetic rotor 7, and

f П - f Yf P - f Y

1 60 2 tp где tp - шаг винтовых нарезок 8 и 9. При одновременном вращении и осевом перемещении ферромагнитного ротора 7 в направлени х, показанных, например, сплошными стрелками (фиг.1), первые гармоники магнитных потоков и в воздушных зазорах 16 и 17 соответственно под разомкнутыми магнитопроводами 1 и 2 статора пульсируют во времени с амплитудой ф относительно посто нной составл ющей ф по следующим законам:1 60 2 tp where tp is the pitch of the screw cuts 8 and 9. With simultaneous rotation and axial movement of the ferromagnetic rotor 7 in the directions shown, for example, by solid arrows (figure 1), the first harmonics of magnetic fluxes and in air gaps 16 and 17 respectively, under the open magnetic circuits 1 and 2, the stator pulsates in time with an amplitude φ relative to the constant component φ according to the following laws:

Ф, Фо + Ф,пС05 C(u), )F, Fo + F, pS05 C (u),)

f Фо - Фп,С08 /to,- u)2/t +oij,f Fo - Fp, C08 / to, - u) 2 / t + oij,

где d - электрический угол сдвигаwhere d is the electrical shear angle

между разомкнутыми магнито- проводами I и 2.between the open magnetic wires I and 2.

В общем случае 2 л, так как к  корным обмоткам 5 и 6 подсоединены выпр мители 18 и 19 соответственно .In general, 2 liters, since rectifiers 18 and 19 are connected to the core windings 5 and 6, respectively.

В результате изменени  указанных потоков во времени в  к ррных обмотках 5 и 6 индуцируютс  соответствующие ЭДС:As a result of the change of the indicated fluxes in time, the corresponding emfs are induced in the polar windings 5 and 6:

cJ4,cJ4

5 Uy - W -j- Ыф(ш,-Ьса2)з1п (и)5 Uy - W -j-Ыф (ш, -Ьса2) з1п (и)

-I- U)2 )-I- U) 2)

dФ2 U - W -7- W ф /Lo -ujj/sin XdF2 U - W -7- W f / Lo -ujj / sin X

00

U) -Ы2 /t +oCj, U) -O2 / t + oCj,

где W - число витков в каждой из  корных обмоток 5 и 6.where W is the number of turns in each of the core windings 5 and 6.

Посредством выпр млени  выпр мител ми 18 и 19 и сглаживани  фильтрами 22 и 23 на выходе последних при условии выделени  вьшр мител ми I8 и 19 одноименных пол рностей ЭДС в.  корных обмотках 5 и 6 усредненные напр жени  соответственно равны:By straightening with rectifiers 18 and 19, and smoothing with filters 22 and 23 at the output of the latter, provided that IH and 19 of the same name polarity EMF c. crust windings 5 and 6 averaged voltages respectively are equal to:

UscpeAM-c(to, )-27rc,(fi + f2 ;UscpeAM-c (to,) -27rc, (fi + f2;

ьсреди С1/ - 2/-2 -. - где с, - const посто нна , определ ема  конструктивными параметрами датчика, а именно напр жением питани  обмоток 3,и 4 возбуждени , числом их витков и величиной воздушных зазоров 16 и 17.among C1 / - 2 / -2 -. - where c, - const is constant, determined by the design parameters of the sensor, namely the supply voltage of the windings 3, and 4 excitations, the number of their turns and the size of the air gaps 16 and 17.

Если ff ,т.е.If ff, i.e.

6060

наon

выходе дифференциального усилител  24 посто нное напр жение пр мо пропорционально линейной скорости V ферромагнитного ротора 7 и равно 5 срелй Ufc )жthe output of the differential amplifier 24, the constant voltage is directly proportional to the linear velocity V of the ferromagnetic rotor 7 and is equal to 5 terms Ufc)

г 4n k,r 4n k,

II

где k - коэффициент усилени  дифференциального усилител  24; k2 , const. В этом случае на выходе сумматора 25 посто нное напр жение пр мо npo-t порционально частоте вращени  ротора 7 и равноwhere k is the gain of the differential amplifier 24; k2, const. In this case, at the output of the adder 25, the constant voltage directly npo-t is proportional to the rotation frequency of the rotor 7 and is equal to

k k

UcvwM Uf cpeAн Ь среАн с, f где kj , const.UcvwM Uf cpeAn b cArAN c, f where kj, const.

Если f fa то на выходе дифференциального усилител  24 выходное напр жение пр мо пропорционально частоте вращени  ферромагнитного ротора 7, а на выходе сумматора 25 - пр мо пропорционально линейной скорости ферромагнитного ротора 7 при перемещении его в осевом направлении. Это объ сн етс  тем, что второе слагаемое в этом случае определ етс  величиной (fj - f).If f fa, then at the output of the differential amplifier 24, the output voltage is directly proportional to the frequency of rotation of the ferromagnetic rotor 7, and at the output of the adder 25 is directly proportional to the linear speed of the ferromagnetic rotor 7 when moving it in the axial direction. This is due to the fact that the second term in this case is determined by the value (fj - f).

ВAT

частномprivately

..ьслучае ,..cause

zpnzpn

б5 b5

когда tu, 0)2 в  корной обмоткwhen tu, 0) 2 in the root winding

6 ЭДС равна нулю, поскольку пульсаций магнитной проводимости в воздушном зазоре 17 нет. Индуцированна  в  корной обмотке 5 ЭДС и ее частота пр мо пропорциональны одновременно двум6 EMF is equal to zero, since there are no ripples of magnetic conductivity in the air gap 17. The EMF induced in the core winding 5 and its frequency are directly proportional to two

контролируемым параметрам - частоте вращени  ферромагнитного ротора и линейной скорости его осевого перемещени . На выходе дифференциального усилител  24 и сумматора 25 выходные посто нные напр жени  пропорциональны друг другу.controlled parameters — the frequency of rotation of the ferromagnetic rotor and the linear velocity of its axial movement. At the output of the differential amplifier 24 and the adder 25, the output constant voltages are proportional to each other.

Если ы, 0, то в  корных обмотках 5 и 6 навод тс  равные по величине ЭДС, амплитуды и частоты которых пр мо пропорциональны линейной скорости V перемещени  ферромагнитного ротораIf s, 0, then in the crust windings 5 and 6, emfs of equal magnitude are induced, the amplitudes and frequencies of which are directly proportional to the linear velocity V of the ferromagnetic rotor

5five

00

5five

00

5five

00

5five

00

5five

7. f.7. f.

В этом случае f, : f , но так какIn this case, f,: f, but since

Lj V f, , то в 6 индуцируютс Lj V f, then in 6 are induced

1. - О, то на выходе дифференциального усилител  24 напр жени  равно нулю, а на выходе сумматора 25 напр жение пр мо пропорционально линейной скорости осевого перемещени  ферромагнитного ротора 7.1. - O, then at the output of the differential voltage amplifier 24 is zero, and at the output of the adder 25, the voltage is directly proportional to the linear speed of the axial displacement of the ferromagnetic rotor 7.

Если Ы2 0 т.е. f  корных обмотках 5 и равные по величине ЭДС,амплитуды и частоты первых гармоник которых пр мо пропорциональны частоте вращени  п ферромагнитного ротора 7.-В этом случае на выходе дифференциального усилител  24 напр жение равно нулю, а на выходе сумматора 25 - пр мо пропорционально частоте вращени  п ферромагнитного ротора 7.If n2 0 i.e. f core windings 5 and equal in magnitude of the EMF, the amplitudes and frequencies of the first harmonics are directly proportional to the rotation frequency n of the ferromagnetic rotor 7. In this case, the voltage at the output of the differential amplifier 24 is zero, and at the output of the adder 25 is directly proportional to the frequency rotation n ferromagnetic rotor 7.

Предлагаемый бесконтактный датчик скорости позвол ет качественно и количественно судить одновременно о частоте вращени  и линейной скорости осевого перемещени  ротора, что сви- детельствует о расширении его функциональных возможностей. При наличии лишь одного вида движени  - только вращенн  или только осевого перемещени  ротора в катушках  корных обмоток предлагаемого датчика индуцируетс  ЭДС, амплитуда и частота изменени  которой пр мо пропорциональна контролируемому параметру, а именно частоте вращени  или скорости осевого перемещени .The proposed contactless speed sensor makes it possible to qualitatively and quantitatively judge the rotational speed and the linear velocity of the axial movement of the rotor, which indicates the expansion of its functionality. If there is only one type of movement — only rotational or only axial movement of the rotor in the coils of the core windings of the proposed sensor induces EMF, the amplitude and frequency of change of which is directly proportional to the parameter being monitored, namely the frequency of rotation or the speed of axial movement.

Claims (1)

Формула изобретени Invention Formula Бесконтактный датчик скорости, содержащий синхронный генератор с первым разомкнутым магнитопроводом статора , на котором размещены обмотка возбуждени  и  корна  обмотка и цилиндрический ферромагнитный ротор с двум  винтовыми нарезками с равным шагом и числом заходов и с противоположными направлени ми хода резьбы.A contactless speed sensor containing a synchronous generator with the first open stator magnetic circuit, on which the field winding and the core winding and a cylindrical ferromagnetic rotor with two screw cuts with equal pitch and number of runs and opposite thread directions are located. 5five одна из которых выполнена на наружной поверхности ротора, отличающийс  тем, что, с целью расширени  функциональных возможностей путем обеспечени  и змерени  линейной скорости, он снабжен вторым маг- нитопрсводом статора, идентичным первому, двум  сглаживающими фильтрами и выпр мител ми, дифференциаль- laiM усилителем и сумматором, втора  винтова  нарезка ротора выполненаone of which is made on the outer surface of the rotor, characterized in that, in order to extend the functionality by providing and measuring the linear speed, it is equipped with a second stator magnetometer identical to the first, two smoothing filters and rectifiers, a differential amplifier and adder, the second screw cutting rotor performed 126946126946 на его наружной поверхности, магни- топроводы статора установлены вдоль оси ротора, каждый из них размещен в зоне одной из винтовых нарезок, 5 ротор установлен с возможностью осевого перемещени , при этом кажда  из  корных обмоток подключена через один из вьтр мителей к сглаживающе фильтру, каждый из которых соединен с дифференциальным усилителем и с сумматором.on its outer surface, the stator magnetowires are installed along the rotor axis, each of them is located in the zone of one of the screw cuts, the 5th rotor is mounted for axial movement, and each of the main windings is connected to one smoothing filter through each of the windings of which is connected to the differential amplifier and the adder. fOfO // 16sixteen СШ. NL 7575 7777 Редактор И.ШуллаEditor I. Shulla Составитель Т.КалашниковаCompiled by T. Kalashnikova Техред Л.Сердюкова Корректор Г.РешетникTehred L. Serdyukova Proofreader G. Reshetnik Заказ 1978/54 Тираж 661ПодписноеOrder 1978/54 Circulation 661 Subscription ВНИИПИ Государственного комитета СССРVNIIPI USSR State Committee по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д.4/5for inventions and discoveries 113035, Moscow, Zh-35, Raushsk nab., 4/5 Производственно-полиграфическое предпри тие,г.Ужгород,ул.Проектна ,4Production and printing company, Uzhgorod, Projecto st., 4 Фиг/Fig /
SU853845707A 1985-01-17 1985-01-17 Contactless velocity transducer SU1312694A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU853845707A SU1312694A1 (en) 1985-01-17 1985-01-17 Contactless velocity transducer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU853845707A SU1312694A1 (en) 1985-01-17 1985-01-17 Contactless velocity transducer

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1312694A1 true SU1312694A1 (en) 1987-05-23

Family

ID=21159286

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU853845707A SU1312694A1 (en) 1985-01-17 1985-01-17 Contactless velocity transducer

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1312694A1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Авторское свидетельство СССР 1169093, кл. Н 02 К 19/06, 1984. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4329636A (en) Rotation sensor device
US4125796A (en) Control apparatus for use in a synchronous machine
US4818908A (en) Brushless motor having phase advance
US6051904A (en) Rotary electric machine, especially an alternator for a motor vehicle
US4459530A (en) Electric rotating apparatus
KR900007109B1 (en) Speed control apparatus for synchronous motor
Kieburtz The step motor--The next advance in control systems
US4472673A (en) Rotating electric machine with speed/frequency control
SU1312694A1 (en) Contactless velocity transducer
RU2656999C1 (en) Swivel platform multi-motor drive
JPS61221559A (en) Generator
RU2437200C1 (en) Non-contact reduction machine with axial excitation
US775535A (en) System of alternating-current distribution.
EP0121584B1 (en) A rotating electric machine for use as generator
RU2112309C1 (en) Motor-transducer set
SU1582288A1 (en) Combination collector motor-tachogenerator
SU1310991A1 (en) Method of controlling angular position of double power supply electric motor rotor
SU1318823A1 (en) Bench for testing vehicle transmissions
SU904131A1 (en) Magnetoelectric torque electric micromotor
RU2066085C1 (en) Detector of angular position and rotation speed of rotor
JPH0576274B2 (en)
CA1216877A (en) Electric rotating apparatus
SU1253853A1 (en) Apparatus for excitation of synchronous generator of diesel locomotive
SU1292126A1 (en) Transducer of angular position of rotor of rectifier motor
SU759961A1 (en) Contact-free reversible tachogenerator